為什麼伺服器不能用密碼登入：SSH 金鑰、雜湊與 MD5 彩虹表攻擊
上一篇回顧 VPS 設定進度時提到，伺服器建好之後下一步是決定登入方式，並預告會改用 SSH 金鑰而非密碼。這一節就從「為什麼帳號密碼不適合用在伺服器上」出發，一路講到 SSH 金鑰背後的雜湊（hashing）原理。
帳號密碼登入的問題
建立伺服器或應用程式時都需要一套登入機制，多數人習慣用帳號密碼，因為門檻低、大家都用慣了。但帳號密碼有不少實際弱點：
- 憑證容易被偷：其他人拿到帳密就能直接登入
- 容易被猜到：許多人使用的密碼高度可預測
- 可能在傳輸過程中被側錄（sniffed）
- 容易遺忘：使用者常常忘記自己的密碼
這些問題背後其實是人類行為的問題，而不只是技術問題：「password」至今仍是網路上最常見的密碼，即使大家都聽過各種資安外洩事件，人類還是很難改變自己的習慣，持續重複使用同一套容易預測的模式。
生物辨識（biometric）登入是另一個選項，但目前普及率不高：大多數裝置並不支援，也還沒有統一的標準，未來十年隨著標準成熟可能會更普及，但現階段還不成熟。
為什麼選 SSH 金鑰
課程選擇的登入方式是 SSH 金鑰。SSH 是伺服器身份驗證中最強大的機制之一，幾乎不可能被用錯，也幾乎不可能被猜中。雖然不能說「絕對」不會被破解（例如未來量子運算的發展仍是未知數），但在可預見的未來，SSH 金鑰被猜中的機率極低，遠比一般密碼安全。
即使是一組看起來夾雜符號與字元的長密碼，用一般桌上型電腦大約兩年就能被暴力破解；如果換成專門用來破解密碼的硬體，可能幾秒鐘就能破解。更麻煩的是，人類選密碼的方式其實非常有規律：常常只是把字母替換成看起來相似的符號（例如用 @ 取代 a），但破解者早就掌握這些替換規律，這種密碼的「熵」（entropy，代表隨機程度）其實很低。
真正安全的密碼必須是完全由電腦亂數產生的，而不是人腦想出來的。講師示範用密碼管理器 1Password 產生一組亂數密碼，並強調自己完全不知道任何一組登入密碼，只記得 1Password 本身的主密碼。他推薦使用 1Password 或 KeePass 之類的密碼管理器，並特別提醒不要使用 LastPass，因為它的資安紀錄很有問題。
伺服器安全格外重要，因為一旦有人取得伺服器的存取權，就能拿它做任何事：挖礦、發動 DDoS 攻擊、散布非法內容等等，而出事後責任會算在伺服器持有人頭上。這也是為什麼伺服器的登入方式，理論上應該比銀行、手機等任何系統都更嚴格。
字典攻擊：為什麼「自以為隨機」的密碼不安全
資安領域有一種手法叫字典攻擊（dictionary attack）：把常見的密碼變化規律（例如在單字後面加數字、用符號取代字母）都收錄進字典，電腦只要幾毫秒就能把整套英文字典跑過一遍，逐一比對。所以即使自認為想出一組很有巧思的密碼（例如某個單字加上數字），只要這種變化規律夠常見，也一樣會被輕易破解。
雜湊（hashing）是什麼
SSH 金鑰背後真正的核心概念是雜湊（hashing）。雜湊指的是把一段資料（一串位元與位元組）丟進一個數學函式（雜湊函式）運算，輸出的結果就叫做雜湊值（hash）。簡單說，雜湊就是「輸入一段資料，經過運算後，得到一串固定格式的數字、字母與字元」。雜湊值可以用在加密、驗證資料完整性等不同用途，而且能用很小的一串字元代表一大段資料。
雜湊函式有很多種，其中最早被廣泛認識的一種叫 MD5，過去常被用來當作密碼的加密雜湊：把密碼丟進 MD5 運算，得到一串看似隨機的數字。
用 OpenSSL 實際示範 MD5 雜湊
這些工具都內建在 Unix / Linux 系統裡，講師直接在終端機示範。先把字串 password 寫進一個叫 foo 的檔案：
bash
echo password >> foo
cat foo>> 代表把內容附加到檔案裡（append），細節會在課程後面談重導向（redirection）時進一步說明。接著用 OpenSSL 對這個檔案做 MD5 雜湊運算：
bash
openssl md5 fooOpenSSL 是一套實作 TLS 安全層、遵循密碼學標準的加密工具組，內建 MD5、SHA-1、SHA-256 等多種雜湊演算法。輸出結果可以再用 awk 這個文字處理工具進一步篩選欄位，只取出需要的那一段內容；awk 是一套「依模式掃描與處理文字」的工具，很適合搭配 Unix 標準輸出以欄位為單位的特性，把一大段輸出精簡成只留下真正需要的部分。真正熟悉指令列的人常常會把 awk、sed、grep 這類工具串在一起用，看起來像變魔術一樣，能從一個龐大的日誌檔案裡瞬間抓出真正關心的資訊。
為什麼 MD5 不再安全：彩虹表攻擊
執行完 openssl md5 foo 之後，會發現一個問題：每個人跑出來的雜湊值都完全一樣。這代表只要把所有常見密碼都先用 MD5 算過一遍雜湊值，就能做出一張「雜湊值對應原始密碼」的對照表，這就是彩虹表（rainbow table）。
彩虹表本質上是把大量雜湊輸出結果，對應回它們原本代表的常見單字或密碼。電腦要產生這種對照表非常容易，幾乎英文字典裡的每個單字、每種常見密碼組合的 MD5 雜湊值都已經被人整理好了。正因為同樣的輸入永遠會得到同樣的輸出，MD5 早就不再被用來儲存密碼，因為它太容易被彩虹表破解。
複習
使用帳號密碼登入有哪些主要的安全風險？
密碼可能被偷、被猜到、在傳輸過程中被側錄、容易遺忘，而且人類傾向使用可預測的密碼模式，很容易被字典攻擊破解。
什麼是彩虹表（rainbow table）？
彩虹表是預先算好的雜湊值對照表，把大量雜湊輸出結果對應回原本的單字或密碼組合，攻擊者只要比對雜湊值，就能快速反推出原始密碼。
什麼是雜湊（hashing）？
雜湊是把輸入資料透過數學函式運算，轉換成一串固定格式輸出（數字、字母、字元）的過程，可以用於資料驗證、加密與安全儲存等用途。
小測驗
產生安全密碼建議採用什麼方法？
使用電腦亂數產生的密碼為什麼 SSH 金鑰登入被認為比密碼登入更安全？
SSH 金鑰極難被猜中或破解雜湊函式的根本作用是什麼？
把任意大小的輸入資料轉換成固定大小的輸出此文章是 FrontendMasters 上的 Full Stack Fundamentals, v3 課程筆記
